JPH1034929A - インクジェットプリンタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低消費電力でコンパクトなマルチノズル印字
ヘッドを安価かつ高印字品質で実現することができるイ
ンクジェットプリンタを提供することを目的とする。 【解決手段】 多数のノズル４と、各ノズルに対応して
設けられた２つの電極５、６と、２つの電極間に流す電
流を制御する制御部１２とを有し、２つの電極間に交流
電流を流して導電性インク２を加熱沸騰させることによ
りノズルから導電性インクを吐出させて印字を行うイン
クジェットプリンタであって、各ノズルの印字を指示す
るシリアル印字データＳＲＤに基づいて多数のノズルの
全てが印字しないことを検出したときには制御部を無効
動作させる論理部１３を備えたことにより、低消費電力
でコンパクトなマルチノズル印字ヘッドを安価かつ高印
字品質で実現することができるインクジェットプリンタ
が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、オフィス用コンピ
ュータやパーソナルコンピュータなどにおける出力印字
に用いられるインクジェットプリンタに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、インクジェットプリンタは、記録
時の静粛性、高速記録が可能、カラー化が容易といった
点から、家庭用やオフィス用コンピュータの出力用プリ
ンタとして広く利用されるようになってきた。このよう
なインクジェットプリンタは、インクを小滴化して飛翔
させ記録紙に付着させて記録を行うもので、小滴の発生
法や飛翔方向の制御法によってコンティニアス方式とオ
ンデマンド方式とに大別される。

【０００３】コンティニアス方式は、例えば米国特許第
３０６０４２９号に開示されている方式であって、イン
クの小滴化を静電吸引的に行い、発生した小滴を記録信
号に応じて電界制御することにより記録紙に小滴を選択
的に付着させて記録を行うものである。このコンティニ
アス方式は、小滴の発生に高電圧を要し、マルチノズル
化が困難であるので、高速記録には不適である。

【０００４】オンデマンド方式は、例えば米国特許第３
７４７１２０号に開示されている方式であって、小滴を
吐出するノズル孔を有する記録ヘッドに付設されている
ピエゾ振動素子に電気的記録信号を印加して電気的記録
信号をピエゾ振動素子の機械的振動に変換し、この機械
的振動に従って上記ノズル孔から小滴を吐出させて記録
紙に付着させることで記録を行うものである。オンデマ
ンド方式は、オンデマンドでインクをノズル孔から吐出
して記録を行うことにより、コンティニアス方式のよう
に吐出飛翔する小滴のうち画像の記録に要さなかった小
滴を回収することが不要であるため、シンプルな構成が
可能である。しかし、記録ヘッドの加工が困難であるこ
とや、ピエゾ振動素子の小型化が極めて困難でマルチノ
ズル化が難しいこと、また、ピエゾ振動素子の機械振動
という機械的エネルギーで小滴の飛翔を行うので高速記
録に向かないことなどの欠点を有する。

【０００５】このような方式に対し、特公昭６１−５９
９１１号公報、特公昭６２−１１０３５号公報、特公昭
６１−５９９１４号公報には、発熱抵抗体によりインク
沸騰を生起させ液滴を飛翔させる方式の記録法が記載さ
れている。また、オンデマンド方式の他の例として、米
国特許第３１７９０４２号には、ピエゾ振動素子等のよ
うに機械的振動エネルギーを利用する代わりに熱エネル
ギーを利用することが記載されている。熱エネルギーを
利用する方式は、機械的振動エネルギーを利用する方式
と比較して、エネルギー変換効率が高くマルチノズル化
が容易であるといった利点がある。

【０００６】上記米国特許第３１７９０４２号における
吐出原理について説明する。図７は、その吐出原理を説
明するために示されたインク吐出装置の断面図である。
図７において、１６は導電性インク、１７は導電性イン
ク１６で満たされたインク室、１８は導電性インク１６
を収容するインクタンク、１９、２０は導電性インク１
６の液面以下に配置された一対の電極、２１は電源、２
２は電源２１をオン、オフするスイッチ、２３は導電性
インク１６を吐出するノズル、２４は記録紙、２５はノ
ズル２３から吐出されるインク滴である。

【０００７】以上のように構成されたインク吐出装置に
ついて、その動作の概略を説明する。

【０００８】一対の電極１９、２０に電源２１から電圧
を印加すると、導電性インク１６に電流が流れる。その
ときに発生するジュール熱で電極１９、２０の先端間の
導電性インク１６の一部が気化する。その気化された導
電性インク１６の蒸気はノズル２３から記録紙２４にイ
ンク滴２５を吐出させるのに十分な圧力を発生するまで
膨脹する。スイッチ２２により選択的に電圧を印加する
ことで導電性インク１６を吐出するノズル孔を選択し、
記録紙２４に所望の文字を形成できる。

【０００９】このようなインクジェットプリンタをオフ
ィス用などのプリンタに用いる場合、実用的には印字速
度等の点から単一ノズルヘッド構成でなく複数ノズルヘ
ッド構成（マルチノズル構成）を取らざるを得ない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のインク吐出装置を有するインクジェットプリンタで
は、マルチノズル構成とした場合の制御方法については
何ら考慮されていないという問題点があった。

【００１１】このインクジェットプリンタでは、低消費
電力でコンパクトなマルチノズル印字ヘッドを実現する
ことが要望されている。

【００１２】本発明は、低消費電力でコンパクトなマル
チノズル印字ヘッドを安価かつ高印字品質で実現するこ
とができるインクジェットプリンタを提供することを目
的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明によるインクジェットプリンタは、多数のノズ
ルと、各ノズルに対応して設けられた２つの電極と、２
つの電極間に流す電流を制御する制御部とを有し、２つ
の電極間に交流電流を流して導電性インクを加熱沸騰さ
せることによりノズルから導電性インクを吐出させて印
字を行うインクジェットプリンタであって、各ノズルの
印字を指示するシリアル印字データに基づいて多数のノ
ズルの全てが印字しないことを検出したときには制御部
を無効動作させる論理部を備えるように構成したもので
ある。

【００１４】これにより、低消費電力でコンパクトなマ
ルチノズル印字ヘッドを安価かつ高印字品質で実現する
ことができるインクジェットプリンタが得られる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、多数のノズルと、各ノズルに対応して設けられた２
つの電極と、２つの電極間に流す電流を制御する制御部
とを有し、２つの電極間に交流電流を流して導電性イン
クを加熱沸騰させることによりノズルから導電性インク
を吐出させて印字を行うインクジェットプリンタであっ
て、各ノズルの印字を指示するシリアル印字データに基
づいて多数のノズルの全てが印字しないことを検出した
ときには制御部を無効動作させる論理部を備えることと
したものであり、ノズルの全てが印字しないことが検出
された場合には制御部は無効動作となり、２つの電極に
はアース電圧が印加されるという作用を有する。

【００１６】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、論理部が、シリアル印字データの活性
状態の印字データによりセットされるフリップフロップ
回路であることとしたものであり、シリアル印字データ
に基づいてノズルの全てが印字しないか否かが簡単な構
成により検出されるという作用を有する。

【００１７】以下、本発明の実施の形態について、図１
〜図６を用いて説明する。 （実施の形態１）図１は、本発明の実施の形態１におけ
るインクジェットプリンタの印字ヘッド駆動回路を示す
回路図である。図１において、１は印字ヘッド部、２は
導電性インク、３は導電性インク２を供給するインクタ
ンク、４はノズル、５、６はノズル４に対応して設けら
れた電極、７は導電性インク２に流れる通電電流の方向
を示す矢印、８は電極５、６に電圧を印加するための吐
出用電源、９は電極５、６に印加する交流パルス信号
ａ、ｂを発生する交流パルス発生部、１０は電極５、６
に印加される交流パルス信号の位相を制御する通電制御
部、１１は電極５、６に交流パルス信号を印加するドラ
イバ、１２は交流パルス発生部９と通電制御部１０から
構成される制御部、１３は活性状態のシリアル印字デー
タＳＲＤでセットされるラッチ（例えばセットフリップ
フロップ）１４から成る論理部である。論理部１３は、
論理信号ｄが「１」のとき交流パルス発生部９の動作を
有効とし、論理信号ｄが「０」のとき交流パルス発生部
９の動作を無効とする。交流パルス発生部９の動作が有
効である状態とは、交流パルス発生部９から交流パルス
信号ａ、ｂを発生している状態を言い、交流パルス発生
部９の動作が無効であるとは、交流パルス発生部９から
出力される信号ａ、ｂが共にハイレベルの固定状態を言
う。なお、図１において、印字ヘッド部１とドライバ１
１はマルチノズル印字ヘッドの１ノズル分を抜き出した
ものである。つまり、本実施の形態によるインクジェッ
トプリンタは多数の印字ヘッド部１とドライバ１１を有
し、交流パルス発生部９は印字ヘッド部１、ドライバ１
１に応じた数の出力端子を有する。

【００１８】以上のように構成された印字ヘッド駆動回
路について、その動作を説明する。各ノズルの印字デー
タをシリアルに示すシリアル印字データＳＲＤは通電制
御部１０および論理部１３に入力される。通電制御部１
０は、入力されたシリアル印字データＳＲＤのうちノズ
ル４に対応する印字データが活性状態（論理「１」の状
態）のとき、電極５、６に印加する交流パルス信号を１
８０度ずれた位相（電極５、６間に電流を流す位相）に
決定し、位相信号ｃを交流パルス発生部９に出力する。
交流パルス発生部９は、通電制御部１０からの位相信号
ｃに応じた位相すなわち互いに１８０度ずれた位相の交
流パルス信号ａ、ｂを発生する。ドライバ１１は、交流
パルス信号ａ、ｂを吐出用電源８の電圧まで増幅して電
極５、６に印加する。互いに位相が１８０度ずれた交流
パルス信号が電極５、６に印加されると、ノズル４に満
たされた導電性インク２を通じて交流の通電電流が流
れ、これにより導電性インク２は発熱、沸騰する。この
とき、発生する沸騰気泡が膨脹する圧力により導電性イ
ンク２が吐出して印字が行われる。

【００１９】また、入力されたシリアル印字データＳＲ
Ｄのうちノズル４に対応する印字データが非活性状態
（論理「０」の状態）のとき、通電制御部１０は、電極
５、６に印加する交流パルス信号を同位相（電極５、６
間に電流を流さない位相）に決定し、位相信号ｃを交流
パルス発生部９に出力する。交流パルス発生部９は、通
電制御部１０からの位相信号ｃに応じた位相すなわち互
いに同位相の交流パルス信号ａ、ｂを発生してドライバ
１１を駆動する。このときの交流パルス信号ａ、ｂは互
いに同位相であり、電極５、６間の電位差は常に０とな
って通電電流が流れず、印字は行われない。

【００２０】さらに、シリアル印字データＳＲＤに全く
活性状態の印字データが無い場合、ラッチ１４はセット
されないため、論理信号ｄが「０」であることにより交
流パルス発生部９は無効となり、ドライバ１１はスイッ
チング動作を行わない。論理部１３が存在しない場合、
シリアル印字データＳＲＤに含まれる印字データが全て
非活性状態であっても、ドライバ１１は電極５、６に対
して同位相の交流パルス信号を印加する。このことはイ
ンクジェットプリンタを構成する全てのドライバ、全て
のノズルについて言える。本実施の形態では、論理部１
３の論理信号ｄが非活性状態（論理「０」の状態）であ
ることにより、インクジェットプリンタを構成する全て
のドライバが動作停止となり、省消費電力に非常に有効
である。すなわち、同相パルス印加時には、ドライバス
イッチング動作のための動作電力、浮遊容量等への充放
電電流による消費電力などが生じ、省消費電力化を図る
ことができない。また、ノズルが高密度であっても、デ
ータ全ての論理和を取る方法に比較して回路的に小規模
な構成となる。

【００２１】図２は５０ノズル印字ヘッドを示す構成図
である。図２において、ＤＲ１〜ＤＲ５１は図１のドラ
イバ１１に相当するドライバ、ＤＫ１〜ＤＫ５１は図１
の電極５、６に相当する電極、ＮＺ１〜ＮＺ５０は図１
のノズル４に相当するノズルである。図２に示すよう
に、隣接するノズル間で電極を共通とする構成となって
いる。図２のドライバＤＲ１〜ＤＲ５１に入力される交
流パルス信号から分かるように、ノズルＮＺ１、ＮＺ
３、ＮＺ５０により印字させるため、ドライバＤＲ１と
ドライバＤＲ２との間、ドライバＤＲ３とドライバＤＲ
４との間、ドライバＤＲ５０とドライバＤＲ５１との間
に印加される交流パルス信号が１８０度ずれた位相とな
っており、それ以外のドライバ間には同位相の交流パル
ス信号が印加されている。

【００２２】図３は図２の交流パルス信号に対応するシ
リアル印字データＳＲＤの一例を示すタイミング図であ
る。図３のシリアル印字データＳＲＤはノズルＮＺ５０
に対応する印字データから順に発生する時系列データで
ある。図３は、ノズルＮＺ５０、ＮＺ４４、ＮＺ４２、
ＮＺ１に対応する印字データが活性状態であることを示
す。

【００２３】図４（ａ）は論理部１３（つまりラッチ１
４）に入力されるシリアル印字データＳＲＤを示すタイ
ミング図、図４（ｂ）は論理部１３（つまりラッチ１
４）から出力される論理信号ｄを示すタイミング図であ
る。図１のラッチ１４は活性状態の印字データでセット
されるため、図４に示すように、ノズルＮＺ４４に対応
する印字データの入力によりセットされ、論理レベル
「１」の論理信号ｄを出力する。なお、ラッチ１４のリ
セットは、電源投入タイミングおよびノズル駆動終了か
ら次データ転送開始までの間のタイミングで行われる。

【００２４】図５、図６は５０ノズル印字ヘッドを示す
構成図である。図５、図６において、ドライバＤＲ１〜
ＤＲ５１、電極ＤＫ１〜ＤＫ５１、ノズルＮＺ１〜ＮＺ
５０は図２と同様のものなので、同一符号を付し、説明
は省略する。図５と図６とはドライバＤＲ１〜ＤＲ５１
に入力される交流パルス信号の波形が異なる。図５に示
すように、全てのノズルＮＺ１〜ＮＺ５０が印字を行わ
ない場合、交流パルス発生部９から出力される交流パル
ス信号ａ、ｂは共にハイレベルとなり、ドライバＤＲ１
〜ＤＲ５１の出力電圧は全て０レベル（アースレベル）
に固定される。論理部１３が存在しない場合、図６に示
すように全てのドライバＤＲ１〜ＤＲ５１に同位相の交
流パルス信号を入力して印字を停止することにより、交
流パルス発生部９では図５の場合と比較して非常に大き
な電力を消費するため、論理部１３による交流パルス信
号印加の停止は省消費電力化に対して非常に高い効果が
得られる。

【００２５】以上のように本実施の形態によれば、全て
のノズルＮＺ１〜ＮＺ５０が印字を行わないシリアル印
字データＳＲＤが入力された場合には論理部１３から出
力される論理信号ｄは論理「０」となり、交流パルス発
生部９の出力信号ａ、ｂは共にハイレベルとなるので、
電極５、６には共にアース電圧が印加されることにな
り、交流パルス発生部９における電力消費が従来の同相
パルス印加の場合よりも極めて少なくなり、論理部１３
を追加するという簡単な回路構成で省消費電力化を図る
ことができる。

【００２６】

【発明の効果】以上のように本発明のインクジェットプ
リンタによれば、制御部が無効動作となることにより従
来は制御部で発生していたドライバ駆動電力を無くすこ
とができ、また制御部の有効動作中は従来と同様のイン
ク吐出動作となるので、制御部における電力消費を論理
部を追加するだけで大幅に低減することができ、低消費
電力でコンパクトなマルチノズル印字ヘッドを安価かつ
高印字品質で実現することができるという有利な効果が
得られる。

【００２７】また、論理部をフリップフロップ回路とし
たことにより、シリアル印字データに基づいてノズルの
全てが印字しないか否かを検出することが簡単な回路構
成で実現されるという有利な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１におけるインクジェット
プリンタの印字ヘッド駆動回路を示す回路図

【図２】５０ノズル印字ヘッドを示す構成図

【図３】図２の交流パルス信号に対応するシリアル印字
データの一例を示すタイミング図

【図４】（ａ）論理部に入力されるシリアル印字データ
を示すタイミング図 （ｂ）論理部から出力される論理信号を示すタイミング
図

【図５】５０ノズル印字ヘッドを示す構成図

【図６】５０ノズル印字ヘッドを示す構成図

【図７】従来のインクジェットプリンタの吐出原理を説
明するために示されたインク吐出装置の断面図

【符号の説明】 １ 印字ヘッド部 ２ 導電性インク ３ インクタンク ４ ノズル ５、６ 電極 ７ 矢印 ８ 吐出用電源 ９ 交流パルス発生部 １０ 通電制御部 １１ ドライバ １２ 制御部 １３ 論理部 １４ ラッチ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】多数のノズルと、前記各ノズルに対応して
   設けられた２つの電極と、前記２つの電極間に流す電流
   を制御する制御部とを有し、前記２つの電極間に交流電
   流を流して導電性インクを加熱沸騰させることにより前
   記ノズルから導電性インクを吐出させて印字を行うイン
   クジェットプリンタであって、前記各ノズルの印字を指
   示するシリアル印字データに基づいて前記多数のノズル
   の全てが印字しないことを検出したときには前記制御部
   を無効動作させる論理部を備えたインクジェットプリン
   タ。
2. 【請求項２】前記論理部が、前記シリアル印字データの
   活性状態の印字データによりセットされるフリップフロ
   ップ回路である請求項１に記載のインクジェットプリン
   タ。